真空隔热板对冰箱运行特性影响的数值分析

　　1 前言

　　冰箱是全天耗电的家用电器。中国现有家用冰箱的保有量约为2 亿台左右，冰箱用电已占居民全部用电的50%，据预计，未来15 年我国冰箱每年耗电量将达400 亿度以上。因此，冰箱节能对于缓解能源紧张具有重要意义。目前冰箱节能的主要途径有很多，包括使用高效压缩机，采用先进的温控系统，强化冰箱的隔热保温如加厚隔热层以及采用先进隔热技术等。真空隔热板真空隔热板就是采用新型隔热材料来减小冰箱箱壁的漏热，降低开停比，从而达到节能的目的。

　　真空隔热板板具有良好的隔热保温效果，这主要是体现在其热导率低的优势。真空隔热板的导热系数一般普遍低于10mW/(m·K) ，约为传统发泡层( 聚氨酯) 的1/10[1，2]。通过试验测量可以发现，真空隔热板热导率样品差异性较大，一般在2.0 至8.0mW/(m·K) 之间。真空隔热板的低热导率可使家用冰箱的漏热减少超过50%[3]。虽然真空隔热板有着很好的隔热性能，但是由于真空隔热板成本较高，强度低等劣势，使得真空隔热板常与聚氨酯发泡层混合使用，一般贴于冰箱内壁上[3]。

　　通过试验对冰箱或冰柜整体运行测量，可以发现加入真空隔热板对产品节能效果有非常明显的作用[4，5]，但是由于试验本身的局限性，无法对加入真空隔热板的冰箱进行更深入的研究。因此，本文通过建立冰箱的动态仿真模型，对装有真空隔热板的冰箱的运行特性进行仿真分析，以更好地了解真空隔热板特性，为使用真空隔热板冰箱的优化设计提供依据。

　　2 模型建立

　　针对美的220L 冰箱建立基本模型，冰箱模型主要由压缩机模型、毛细管模型、冷凝器模型、蒸发器模型和箱体模型组成。

　　2. 1 压缩机与毛细管模型

　　对于压缩机，考虑与环境换热，压缩机采用多变模型，其出口状态为冷凝器进口状态; 冷凝器计算后出口状态为毛细管进口状态，再计算毛细管模型从而得出节流后状态[6]。

　　对于压缩机计算，最关心的还是流量和功率计算，压缩机流量为:

式中Vth———压缩机理论容积输气量

　　υsuc———压缩机进口制冷剂比容

　　λ ———输气系数

式中D———缸径

　　S———活塞行程

　　N———活塞转速

　　i———汽缸数，i=1

式中Pth———理论功率

　　ηi、ηm、η0———指示效率，机械效率，摩擦效率